(57)【要約】  【課題】ローラ付き車輪において、ソリッドタイヤ１０が装着される回転軸１５の基端部にフランジ部１５ａを形成することに起因してソリッドタイヤ部分に亀裂が生じる可能性を個々のローラ９に対して均一に防止し得るようにする。  【解決手段】各ローラ９が、車軸１を中心とする半径方向に対して交差する回転軸線を中心に回転自在にリム部３ｂに支持された回転軸１５と、その周囲に装着されるソリッドタイヤ１０とから構成され、タイヤ先端部分１２が、タイヤ基端部分１１に形成された凹部１７に部分的に侵入している。フランジ部１５ａの円形状外周部に、前後並びにタイヤ外周面１９側への膨み部１５ｂを形成すると共に、タイヤ外周面１９側の外周面部と、タイヤ先端部分１２側の先端面部間及びタイヤ基端部分側の基端面部間のコーナ部をそれぞれ曲面状に形成した。【選択図】図１  
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
車軸を中心部に備えるディスクホイール部の周辺のリム部に、車輪の直進方向に対して直交方向へ回転する複数個のローラが配列されると共に、各ローラが、車軸を中心とする半径方向に対して交差する回転軸線を中心に回転自在にリム部に支持され、かつ基端部に円板状のフランジ部が形成された回転軸と、この回転軸の周囲に装着されるソリッドタイヤとから構成され、そのタイヤ外周面は、直径が先端から基端に向けて徐々に大きくなることにより車輪外周円の円弧を形成する形状に形成され、各ソリッドタイヤのタイヤ先端部分が、車輪外周円上で隣合うタイヤ基端部分にそれぞれ近接するように、このタイヤ基端部分に内径が先方に向けて徐々に小さくなるように形成された凹部に部分的に侵入しているローラ付き車輪において、
フランジ部の円形状外周部に、前記フランジ部に対してタイヤ先端部分側及びタイヤ基端部分側並びにタイヤ外周面側に向けて膨らむ膨み部を形成すると共に、この膨み部の前記タイヤ外周面側に膨らんだ外周面部と、前記タイヤ先端部分側に膨らんだ先端面部間及び前記タイヤ基端部分側に膨らんだ基端面部間のコーナ部をそれぞれ曲面状に形成したことを特徴とするローラ付き車輪。
【請求項２】
フランジ部に、その円周方向に間欠的に穿孔が形成されると共に、ゴム製のソリッドタイヤが、回転軸を包囲し、かつ穿孔を塞ぐように前記回転軸に一体成形されたことを特徴とする請求項１記載のローラ付き車輪。
【請求項３】
４輪を備えた電動車椅子の前輪に用いられていることを特徴とする請求項１又は請求項２記載のローラ付き車輪。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車軸を中心部に備えるディスクホイール部の周辺のリム部に、車輪の直進方向に対して直交方向へ回転する複数個のローラが配列されると共に、各ローラが、車軸を中心とする半径方向に対して交差する回転軸線を中心に回転自在にリム部に支持され、かつ基端部に円板状のフランジ部が形成された回転軸と、この回転軸の周囲に装着されるソリッドタイヤとから構成され、そのタイヤ外周面は、直径が先端から基端に向けて徐々に大きくなることにより車輪外周円の円弧を形成する形状に形成され、各ソリッドタイヤのタイヤ先端部分が、車輪外周円上で隣合うタイヤ基端部分にそれぞれ近接するように、このタイヤ基端部分に内径が先方に向けて徐々に小さくなるように形成された凹部に部分的に侵入しているローラ付き車輪に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
本出願人による特許文献１により、この種の回転体付きの全方向車輪は周知であり、図６に示すように、ローラ（回転体）は、リム部に沿って設けられる支軸に回転自在に支持される鉄製パイプ状の回転軸４０の周囲に、外周面が半紡錘状のソリッドタイヤ４５が装着されると共に、回転軸４０の基端部には補強用に円板状のフランジ部４１が形成されて、基端に向けて徐々に直径が大きくなるソリッドタイヤ４５の圧縮変形をバランスさせている。また、フランジ部４１の外周部は、回転軸４０の基端部から徐々に基端側へ肉薄になるタイヤ基端部分４５ａに侵入させるように同一板厚のわん曲部４２として形成されている。
【特許文献１】特開２００４−９８１８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
このようなフランジ付き回転軸を備えたローラ構造により、ソリッドタイヤ４５の直径が基端側に向けて大きくなっても車輪の荷重に対して弾性圧縮量もしくは緩衝作用の変動を抑制できる。しかしながら、経時的にわん曲部４２の先端のエッジ周辺のソリッドタイヤ部分に相対的に大きなせん断応力が生じることにより点線で示すように車軸に向かう方向に亀裂が生じたり、また徐々にその切目が深くなる点で改良の余地が残されている。この対策として、エッジに丸みを持たせることが考えられるが、フランジ部４１の板厚から効果に限度があり、また仕上がりにもばらつきを発生し易くなる。
【０００４】
本発明は、このような点に鑑みて、回転軸の基端部にフランジ部を形成することに起因してソリッドタイヤ部分に亀裂が生じる可能性を個々のローラに対して均一に防止し得る冒頭に述べた類のローラ付き車輪を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、この目的を達成するために、請求項１により、車軸を中心部に備えるディスクホイール部の周辺のリム部に、車輪の直進方向に対して直交方向へ回転する複数個のローラが配列されると共に、各ローラが、車軸を中心とする半径方向に対して交差する回転軸線を中心に回転自在にリム部に支持され、かつ基端部に円板状のフランジ部が形成された回転軸と、この回転軸の周囲に装着されるソリッドタイヤとから構成され、そのタイヤ外周面は、直径が先端から基端に向けて徐々に大きくなることにより車輪外周円の円弧を形成する形状に形成され、各ソリッドタイヤのタイヤ先端部分が、車輪外周円上で隣合うタイヤ基端部分にそれぞれ近接するように、このタイヤ基端部分に内径が先方に向けて徐々に小さくなるように形成された凹部に部分的に侵入しているローラ付き車輪において、  フランジ部の円形状外周部に、フランジ部に対してタイヤ先端部分側及びタイヤ基端部分側並びにタイヤ外周面側に向けて膨らむ膨み部を形成すると共に、この膨み部のタイヤ外周面側に膨らんだ外周面部と、タイヤ先端部分側に膨らんだ先端面部間及びタイヤ基端部分側に膨らんだ基端面部間のコーナ部をそれぞれ曲面状に形成したことを特徴とする。
【０００６】
回転軸の基端部にはフランジ部が形成されることにより、タイヤ外周面がタイヤ先端よりも直径が大きなるソリッドタイヤ部分の弾性圧縮量を制限する。走行時に車輪外周円上のタイヤ外周面から膨み部に加わる荷重を前後のコーナ部が曲面化された膨み部外周面で受けることにより、フランジ部の外周部のタイヤ部分にせん断応力が局部的に集中するのが回避される。
【０００７】
ソリッドタイヤの回転軸に対する一体化を確保するには、請求項２により、フランジ部に、その円周方向に間欠的に穿孔が形成されると共に、ゴム製のソリッドタイヤが、回転軸を包囲し、かつ穿孔を塞ぐように回転軸に一体成形される。電動車椅子の転向を容易にし、ローラ間の隙間を僅かにしてスムーズに走行させるために、請求項３により、４輪を備えた電動車椅子の前輪に用いられる。
【発明の効果】
【０００８】
請求項１の発明によれば、キャスタのように進行方向へ旋回することを要さずに、車両の進行方向を前後斜め或いは横に自在に転向可能にするソリッドタイヤ式ローラに対して、直径が相対的に大きくなるタイヤ基端部分の弾性圧縮量の増大をフランジ部で調整する際に、その外周部に曲面状膨み部が形成されることにより、フランジ部の外周領域のタイヤ部分に亀裂が発生するのが防止されて、ローラの耐久性が向上すると共に、フランジ部の板厚が膨張賦形されるために、形状が均一化され易くなり、ローラごとの耐久性能のばらつきも解消される。請求項２の発明によれば、一体成形時に穿孔部分にタイヤ部分が侵入することにより、ソリッドタイヤが回転軸に確実に装着される。請求項３の発明によれば、ソリッドタイヤ式ローラが全方向車輪として電動車椅子に採用された場合でも、ソリッドタイヤの緩衝作用が車輪外周方向に均一化されると共に優れた耐久性が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
図１乃至図４を基に本発明の実施の形態による電動車椅子の前輪に用いるローラ付き車輪を説明する。この電動車椅子は、図４に示すように、後輪５でモータ駆動され、アーム６ａの先端部分に支持された前輪６の上方に着座部７を備え、その背後にシートバック８が設けられている。前輪６は、道路の歩道車道間等の段差を容易に乗り越え得る程度に大きな直径を有し、中心部に車軸１を備えたディスクホイール部３の外周部のリム部３ｂに、前輪６の回転面に対して直交方向へ回転する複数個の同一形状のローラ９を配列して構成されている。
【００１０】
各ローラ９は、図１及び図２に示すように、円板状のフランジ部１５ａが基端部に形成された鉄製パイプ状の回転軸１５の周囲に、この回転軸を中子として金型による一体成形よりゴム製のソリッドタイヤ１０を装着して半紡錘状に製作され、フランジ部１５ａに円周方向へ間欠的に形成された穿孔１５ｃにゴムが侵入して塞いだ状態で、回転軸１５を包囲して中実状に一体成形されている。各ローラ９の回転軸１５は、アーム６ａの先端部分に支持された車軸１の回転軸線Ｏを中心とする半径Ｒ１の方向に対してその半径円と同一面状で、かつ直交方向、即ち９０°よりも小さくなる角度で斜めに交差する回転軸線Ｘ１を中心に回転自在に配列される。ローラ９の個数は、コスト的に妥協し得る範囲で、互いの隙間１９ａをできるだけ小さくして、この隙間でのタイヤ先端部分１２の段差を小さくするようになるべく多数に設定されると共に、その斜めの交差角度は個数に応じて規定される。
【００１１】
各ローラ９は、図２Ａに示すように、ソリッドタイヤ１０の先端側の最小直径Ｄ１を例えば約３０ｍｍ、基端側の最大直径Ｄ２を約６０ｍｍ、前後幅Ｗを５０ｍｍに設定されている。また、その外周面の直径は、タイヤ基端部分１１からタイヤ先端部分１２に向けて連続的に小さくなり、かつタイヤ外周面１９が前輪６の車輪外周円Ｃ１へ回転した位置でその円弧を形成し、したがって各タイヤ外周面１９は半紡錘形状に形成されている。また、タイヤ先端部分１２が、フランジ部１５ａ（図２Ｂ）よりも基端側のタイヤ基端部分１１に形成され、かつ内径が先方に向けて徐々に小さくなる略円錐台状の凹部１７の外周側半分に部分的に侵入することにより、車輪外周円Ｃ１に回転したタイヤ外周面１９が数ｍｍ前後の隙間１９ａで隣合うローラ９のタイヤ基端部分１１に近接し得るようになっている。
【００１２】
ディスクホイール部３は、図１及び図３に示すように、中心部が車軸１に回転自在に支持される軸受部３ａとして形成され、回転軸線Ｏを中心とする外周部には凹状溝２７を有するリム部３ｂが形成されている。この溝に軸受アーム２０の円弧状基部２９が、その先方の切欠部２９ａに部分的に侵入・係合した状態で順にボルト２６で取付けられる。両側にリブ２８を備えた軸受アーム２０は、凹部１７の内周面及びタイヤ外周面１９間の隙間に侵入し、さらにタイヤ先端部分１２間の隙間に侵入して所属の２個の回転軸１５に対して直交方向へ２段階に曲げられ、途中位置において回転軸１５の基端部を回転自在に支軸部２１で支持し、先端位置で隣合うローラ９の回転軸１５の先端部を支軸部２２で回転自在に支持している。
【００１３】
回転軸１５の円板状フランジ部１５ａの円形状外周部には、図２Ａに拡大して示すように、回転軸１５に沿った先端側及び基端側並びに回転軸１５に対する離反方向、即ち放射方向への膨み部１５ｂが全周にわたりリング状に形成されている。その外周面部１５０は、ソリッドタイヤ１０の徐々に直径が大きくなるタイヤ外周面１９に沿って傾斜する平坦面状であると共に、曲面状の基端面部１５１間のコーナ部が曲面状に形成されている。また、外周面部１５０及び放射方向に平坦面状の先端面部１５２間のコーナ部も曲面状に形成されている。さらに、膨み部１５ｂの頂部及びタイヤ外周面１９間の厚みＴは５ｍｍ程度に設定されている。その際、タイヤ基端部分１１は略円錐台状の内周面により基端に向けて徐々に肉薄になり、したがって膨み部１５ｂをさらに基端方向へ膨出させることにより厚みが前述の５ｍｍ程度よりも薄くなると、逆にタイヤとしての緩衝作用が低下し、かつ亀裂強度が低下してタイヤ基端部分１１での剥離が発生することになるために、基端方向へ向けて大きく侵入することなく、途中までに終端している。
【００１４】
このように構成された前輪６を採用した車椅子の動作は次の通りである。電動車椅子は、ローラ９を回転させることなく直進し、後退も可能である。ローラ９の全部のタイヤ外周面１９は略連続した車輪外周円Ｃ１を形成し得、またローラ９の前後端間の隙間１９ａはそれぞれの回転動作が干渉しない程度に僅かであるために、その隙間に石等が挟まるのが回避され、スムーズな走行が保証される。
【００１５】
斜めに操舵すると、進行力の直交方向に分解されたベクトル分力に応じて、前輪６はその車軸１を中心に回転すると共に、ローラ９も回転軸１５を中心に回転して車椅子の進行方向は斜めの前進又は後退方向に転向する。その際、ローラ９の非旋回により前輪６の横幅を広げることなく斜行する。ローラ９のタイヤ外周面１９が充分な直径の前輪６の外周に連続するために、路面の段差等を容易に引っ掛かりを生じることなく乗り越えることができる。
【００１６】
走行中、ローラ９のソリッドタイヤ１０は、タイヤ基端部分１１で圧縮変形が大きくなろうとするが、回転軸１５のフランジ部１５ａによりその圧縮強度が補償されると共に、その近辺のタイヤ部分に対してその曲面形状により過大なせん断応力の発生を抑制している。より基端寄りの膨み部１５ｂが侵入していない補強無しのタイヤ部分は、膨み部１５ｂ近辺のタイヤ部分及び隣合うローラ９のタイヤ先端部分１２間に位置することにより、圧縮変形が制限されて緩衝作用の変動が抑制される。
【００１７】
尚、図５に示すように、膨み部はその他の変形例も可能であり、ソリッドタイヤの特性、形状等に応じて、同図Ａに示すように、膨み部１５ｄを断面真円状にしたり、或は膨み部１５ｅを基端側を半楕円形状に形成して先細状の基端部分に侵入させることも考えられる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の実施の形態によるローラ付き車輪の一部断面にした部分側面図。
【図２】同ローラを拡大して示すもので、同図Ａは断面図、同図Ｂはその回転軸の背面図である。
【図３】同ローラを支持する軸受アームの正面図である。
【図４】同ローラ付き車輪を用いた電動車椅子の側面図である。
【図５】別の実施の形態によるローラの部分断面図である。
【図６】従来のローラの断面図である。
【符号の説明】
【００１９】
１  車軸
３  ディスクホイール部
３ｂ  リム部
６  前輪
９  ローラ
１０  ソリッドタイヤ
１１  タイヤ基端部分
１２  タイヤ先端部分
１５  回転軸
１５ａ  フランジ部
１５ｂ，１５ｄ，１５ｅ  膨み部
１７  凹部
１９  タイヤ外周面
２０  軸受アーム
１５０  膨み部の外周面部
１５１  膨み部の基端面部
１５２  膨み部の先端面部
Ｃ１  車輪外周円
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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